天津市中心城区外环河系统雨水排放出路安排分析

王 南

（天津市水利勘测设计院，天津 300204）

1 概述

1.1 外环河基本情况

天津市中心城区外环河于1987年开挖建成，位于外环线的外侧，为修建外环线取土时形成的一条人工河道，河长为65.437 km。河道设计规模为5 m3/s，上口宽为30～35 m，河底宽为 8～12 m，边坡坡度为1/2～1/3，设计水深为2.5 m。水源主要来自于降雨、城镇污水、周边地区沥水、从一级河道取水及地下水补给等。经过17年的运用，外环河已成为一条以排沥（排沥范围为沿线部分城区、农田及外环线道路沥水）为主，兼顾灌溉、蓄水和景观的二级河道，为天津市的工农业生产、人民生活发挥了重要作用。

1.2 中心城区外环河雨水系统现状及存在问题

外环河系统陆地总面积为67.45 km2，沿岸市政排涝泵站及向外环河排涝的其他河道入外环河的雨水总流量按市政1年一遇标准为208.9 m3/s，按一日暴雨一日排除20年一遇设计流量为136.18 m3/s。由于受外环线各卡口涵洞等工程的限制，外环河设计过流能力仅为5 m3/s，出口泵站规模海河干流左岸为6 m3/s、海河干流右岸为14 m3/s、新开河左右岸各为5 m3/s、北运河左右岸各为2.5 m3/s、子牙河左右岸各为5 m3/s，以上合计为45 m3/s，远不能满足排涝需求。尤其是外环河南半环即海河-子牙河段，排入此段外环河的1年一遇雨水流量达116.69 m3/s、一日暴雨一日排除20年一遇雨水流量达76.84 m3/s，而两侧子牙河、海河干流泵站出口能力仅为19 m3/s，所以外环河排涝问题非常突出。

同时，目前排入外环河的雨水除通过新开河两岸泵站可排入新开河10 m3/s外，其余雨水分别通过泵站进入北运河、子牙河、海河干流，最后都通过海河干流入海，这样更加重了海河干流的排涝压力。

2 排水标准和设计涝水

2.1 排水标准

建成区和规划城区内一般地区雨水重现期采用1年一遇，地道、重要干道或短期积水即能引起较严重后果的地区等重要地区采用3～5年一遇。

2.2 建成区和规划城区雨水流量计算

建成区和规划城区的雨水流量采用两种计算方法，一是按照市政1年一遇标准，采用设计暴雨强度公式计算，用以确定城区的园区泵站及管网规模；二是按照一日暴雨一日排除20年一遇标准采用平均排除法计算，用以确定园区涝水对二级河道及其出口泵站规模的影响程度。

2.2.1 市政暴雨强度公式

依据 《城市排水工程规划规范》（GB503218—2000），城市雨水量计算应与城市防洪排涝规划相协调。雨水量应按式（1）计算确定：

式中：Q为雨水设计流量 （L/s）；q为设计暴雨强度[L/（s·hm2）]；ψ 为径流系数；F 为汇水面积（hm2）。

依据《给水排水设计手册（第5册）-城镇排水》，天津市暴雨强度计算公式为：

式中：P为设计重现期；t为降雨历时 （min）；t1为地面集雨时间（min）；t2为管渠内雨水流行时间（min）；m为折减系数，暗管折减系数m＝2，明渠折减系数m＝1.2，在陡坡地区暗管折减系数 m＝1.2～2。

2.2.2 平均排除法

其计算公式为：

式中：Q为设计排涝流量 （m3/s）；qd为设计排涝模数[m3/（s·km2）]；F 为排涝小区中城区及规划城区面积（km2）；R为设计暴雨产生的径流深（依据设计暴雨结果计算，mm）；T为排涝历时（d），若采用一日暴雨一日排除则T=1 d。

2.3 外环河雨水系统设计涝水

由于外环河雨水系统陆地范围内全部为城区，没有农田，因此外环河雨水系统的排涝流量就等于建成区和规划城区的排涝流量。依据前述计算方法，外环河雨水系统设计涝水计算成果见表1。

表1 外环河雨水系统涝水计算成果

3 外环河系统雨水出路安排

为彻底解决外环河排涝问题，同时又使部分外环河系统的雨水不再进入海河干流，需要采取相应的工程措施改变市政排涝与外环河排涝规模不相适应的矛盾，具体措施包括：①利用南丰产河、津港运河等与外环河连通的河道分泄部分涝水，同时扩大上述这些河道的排涝规模，使雨水能通过这些与外环河相交的河道排入独流减河等其他河道，使雨水不再进入海河。②增加外环河排入新开河泵站的能力，新建外环河入新开河、南运河和北塘排水河的泵站，通过这些河道分泄一部分来自外环河的雨水。③经过验算，外环河现状过水断面基本可以满足过流要求，但由于沿线各类跨河路涵等工程规模不足，致使外环河的过流能力受到极大的限制，需扩建沿河倒虹、涵管和闸门等阻水建筑物至规划标准，使外环河的过流能力达到要求。

根据上述措施，对外环河系统雨水做如下安排：

外环河雨水系统位于市区周边，可划分为西南、东南、东部和北部四部分。

（1）西南部分：西部边界为大沽排水河，南部边界为外环线，东至卫津河及解放南路，北部边界依次为陈塘庄支线、红旗南路、宾水西道、水上公园东路、霞光道、卫津南路和纪庄子排水河，本部分陆地面积为28.39 km2，设计雨水流量为56.56 m3/s。

子牙河右岸现有外环河泵站1座，设计排涝流量为5 m3/s。规划部分涝水5 m3/s由该泵站排入子牙河、10 m3/s由规划的外环河入南运河泵站排入南运河；环内四化河和纪庄子河汇集涝水10.38 m3/s仍由程村排水河排入独流减河；南丰产河和津港运河汇集的涝水共计19.92 m3/s经各自河道排入独流减河；由于现状外环河与南丰产河和津港运河均有连通闸相通，其余由外环河沿岸泵站汇集的涝水11.26 m3/s也由南丰产河排出。

（2）东南部分：外环线->洪泽路->三水道->先锋排水河->外环线，本部分陆地面积为10.18 km2，设计雨水流量为20.28 m3/s。

外环河本部分涝水除14 m3/s由外环河海河干流右岸泵站排入海河干流外，其余涝水6.28 m3/s不再进入海河干流，与津南区涝水共同考虑，由先锋排水河下泄。将外环河与先锋河联通，此部分涝水由外环河排入先锋河，然后汇入大沽排水河入海。

（3）东部部分：外环线->京山铁路、沙柳路东150 m、沙柳北路、卫国道北50 m、外环线，本部分陆地面积为17.53 km2，设计雨水流量为34.93 m3/s。

外环河本部分涝水除6 m3/s经现有海河干流左岸外环河泵站进入海河干流外，其余涝水由张贵庄排水河、小王庄排水河汇入北塘排水河，经北塘排水河入永定新河后入海。

（4）北部部分：外环线->埠南道（铁路）->均富路->普济河道->京山铁路->丰产河->铁东路东300 m->丹河南道以南250 m->外环线，本部分陆地面积为12.25 km2，设计雨水流量为24.41 m3/s。

外环河本部分涝水可不再进入海河干流，部分涝水除经新开河左岸泵站（5 m3/s）、规划外环河入新开河泵站（13 m3/s）排入新开河外，其余涝水（6.41 m3/s）需经丰产河、淀南引河排入新开河，经新开河-金钟河排入永定新河。

4 外环河雨水排放出路调整对海河干流排涝区的影响

通过以上几方面具体的工程措施，外环河汇集的涝水大部分不再进入海河干流，这样由外环河汇入海河干流的涝水流量仅为35 m3/s，比原来的208.9 m3/s减小了173.9 m3/s，可较大程度减轻海河干流的排涝压力。

[1]GB50014－2006，室外排水设计规范[S].

[2]GB50288-1999，灌溉与排水工程设计规范[S].

[3]GB503218－2000，城市排水工程规划规范[S].